EP4295934A1

EP4295934A1 - Hausgerät mit filterelement und verfahren zur herstellung des filterelements mittels thermoplast-schaumspritzgiessen

Info

Publication number: EP4295934A1
Application number: EP23173959.0A
Authority: EP
Inventors: Paul Borger; Bartlomiej Piotrowski; Martin Korte; Cornelius Theen-Vodegel; Linus Lee
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2022-06-21
Filing date: 2023-05-17
Publication date: 2023-12-27
Also published as: DE102022206163A1; CN117258426A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hausgerät mit einem einstückigen Filterelement 1 aus einem Kunststoffmaterial, wobei das einstückige Filterelement 1 einen von einem Rahmen 2 umgebenen Filter 3 mit einer runden Kontur 9 aufweist und das einstückige Filterelement 1 durch Thermoplast-Schaumspritzgießen einer treibmittelhaltigen Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffes erhältlich ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung des einstückigen Filterelementes 1.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hausgerät mit einem Filterelement und ein Verfahren zur Herstellung dieses Filterelementes mittels Thermoplast-Schaumspritzgießen.
Bei Hausgeräten werden für die Reinigung von verschiedenen Medien, insbesondere Luft, Wasser oder Mischungen mit festen Bestandteilen, Filter mit feinen Gitterstrukturen eingesetzt. Häufig werden dazu Gazen als Halbzeug aus Kunststoff oder Metall eingesetzt. Diese werden im Allgemeinen entweder an einem Rahmen montiert oder im Montagespritzgussverfahren (Overmolding) gefertigt. Alternativ zum Montagespritzgussverfahren ist es möglich, eine Gitterstruktur direkt im Spritzguss abzubilden.
So beschreibt die Veröffentlichung WO 2007/074087 A1 gemäß Anspruch 1 eine Gitterstruktur für den Durchtritt eines ersten Mediums gegen ein zweites Medium mit Querstegen und Längsstegen, die miteinander einen Winkel β zwischen 80°und 100° bilden, wobei zwischen den Querstegen und Längsstegen Gitteröffnungen mit einer lichten Weite ≤ 300 µm angeordnet sind. Hierbei weisen auf mindestens einer Seite der Gitterstruktur die Querstege und/oder die Längsstege eine Rippenanordnung aus senkrecht zur Gitterebene aufragenden Rippen auf, wobei mindestens eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe von Rippen vorgesehen sind, die sich mindestens durch ihre Rippenhöhen H₁, H₂ mit H_{1 >} H₂ unterscheiden. Das Gitter wird in Hinblick auf die Aufbereitung von Trinkwasser beschrieben.
Aufgabe der Erfindung war vor diesem Hintergrund die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung eines Filterelementes, wobei die Herstellung möglichst in einem einzigen Prozess realisierbar sein sollte. Das Filterelement sollte insbesondere zur Anwendung in einem Hausgerät geeignet sein. Außerdem sollte ein Hausgerät bereitgestellt werden, bei dem ein solches Filterelement Anwendung findet.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch ein Hausgerät mit einem Filterelement und ein Verfahren zur Herstellung dieses Filterelementes mittels Thermoplast-Schaumspritzgießen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Hausgerätes sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hausgeräts entsprechen vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt, selbst wenn hierin nicht explizit darauf hingewiesen wird.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Hausgerät mit einem einstückigen Filterelement aus einem Kunststoffmaterial, wobei das einstückige Filterelement einen von einem Rahmen umgebenen Filter mit einer runden Kontur aufweist und das einstückige Filterelement durch Thermoplast-Schaumspritzgießen einer treibmittelhaltigen Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffes erhältlich ist.
Bevorzugt ist ein Hausgerät, bei dem das Thermoplast-Schaumspritzgießen so durchgeführt wird, dass die treibmittelhaltige Schmelze zunächst vollständig den Filter bildet, bevor anschließend der Rahmen mit der treibmittelhaltigen Kunststoffschmelze gebildet wird. Hierzu ist eine Gitterstruktur des Filters im Allgemeinen so ausgestaltet, dass die runde Kontur den simultanen Austritt der Schmelze aus dem Gitterbereich in den Rahmenbereich sicherstellt.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform des Hausgerätes weist der Filter eine Gitterstruktur mit zwei Gruppen von jeweils parallelen Gitterlinien auf. Hierbei ist es bevorzugt, dass sich die zwei Gruppen von jeweils parallelen Gitterlinien in einem Winkel α von im Wesentlichen 90°, vorzugsweise 90°, schneiden.
Überdies ist dabei ein Hausgerät bevorzugt, bei dem die beiden Gitterlinien jeweils Stege mit einem Stegabstand A im Bereich von 0,05 bis 0,5 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm, einer Stegbreite B im Bereich von 0,2 bis 1 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 0,7 und einer Steghöhe C im Bereich von 0,3 bis 1,5 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,4 bis 1 mm sind. Hierbei ist zu beachten, dass sich zwei Steghöhen C herstellungsbedingt auf beiden Seiten einer Trennfuge befinden. Eine Trennfuge ist beim Spritzgießen von Formen die Grenzlinie, in der die Entformungsschrägen die Richtung ändern.
Im erfindungsgemäßen Hausgerät ist die runde Kontur vorzugsweise ein abgerundetes Rechteck mit konvexen Ecken. Dabei sind die Seitenlinien im Allgemeinen so gebogen, dass sich eine kontinuierliche runde Kontur ergibt. Die Seitenlinien des Rechtecks können gleich lang sein, so dass die Kontur beispielsweise auch ein Kreis sein kann.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hausgerätes hat der Filter in einer ersten Richtung eine maximale Abmessung d_max und in einer zweiten Richtung eine minimale Abmessung d_min < d_max, wobei die erste Richtung und die zweite Richtung einen Winkel β im Bereich von 40° bis 50°, vorzugsweise im Bereich von 43° bis 47° und ganz besonders bevorzugt einen Winkel β von 45° bilden.
Bei einem solchen Hausgerät ist es bevorzugt, dass die erste Richtung im Wesentlichen parallel ist zu einer Gruppe von parallelen Gitterlinien einer Gitterstruktur des Filters.
Der thermoplastische Kunststoff ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, sofern er für das Thermoplast-Schaumspritzgießen und eine Anwendung in einem Filterelement geeignet ist. Vorzugsweise ist der thermoplastische Kunststoff Polypropylen. Geeignete Treibmittel für Polypropylen sind dem Fachmann bekannt.
Das Hausgerät ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Dementsprechend können im Hausgerät unterschiedliche Fluide verwendet werden, wie beispielsweise Luft und/oder Wasser. Dabei wird das Filterelement hinsichtlich der genauen Ausgestaltung und Größe von dem zu reinigenden Fluid abhängig sein.
Erfindungsgemäß bevorzugt handelt es sich beim Hausgerät um einen Trockner oder Waschtrockner und das Filterelement darin ist ein Flusenfilter.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines einstückigen Filterelementes aus einem Kunststoffmaterial für ein Hausgerät, wobei das einstückige Filterelement einen von einem Rahmen umgebenen Filter mit einer runden Kontur aufweist und das einstückige Filterelement durch Thermoplast-Schaumspritzgießen einer treibmittelhaltigen Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffes erhältlich ist, wobei das Verfahren die Schritte

(a) Bestimmung der runden Kontur und des Ortes einer Zuführungsöffnung für die treibmittelhaltige Schmelze, wobei die runde Kontur und der Ort der Zuführungsöffnung so auf die Schmelze des thermoplastischen Kunststoffes abgestimmt werden, dass die Zuführung der Schmelze von einem Filterteil in einen Rahmenteil eines Spritzgießwerkzeugs im Wesentlichen gleichzeitig, vorzugsweise gleichzeitig, erfolgen kann;
(b) Bereitstellen eines die bestimmte runde Kontur und den bestimmten Ort einer Zuführungsöffnung für die treibmittelhaltige Schmelze abbildenden, zwei Werkzeughälften aufweisenden, reversibel verschließbaren Spritzgießwerkzeuges, in dem die beiden Werkzeughälften den Filterteil für die Herstellung des Filters und den Rahmenteil für die Herstellung des Rahmens aufweisen und eine abgesehen von der im Filterteil des Werkzeugs angeordneten Zuführungsöffnung abgeschlossene Kavität bilden, dessen äußere Abmessungen im Wesentlichen denen des Filterelementes entsprechen;
(c) Einführen an der Zuführungsöffnung des Spritzgießwerkzeuges der treibmittelhaltigen Schmelze des thermoplastischen Kunststoffes;
(d) Kontinuierliches weiteres Zuführen der treibmittelhaltigen Schmelze des thermoplastischen Kunststoffes in einer Menge, die aufgrund der aufschäumenden Wirkung des Treibmittels und der allmählichen Abkühlung der Schmelze ausreicht, um das Werkzeug vollständig mit dem Kunststoffmaterial zu füllen; und
(e) Unter Öffnen der beiden Werkzeughälften Entformen und Auswerfen des Filterelementes aus beiden Werkzeughälften

Die Bestimmung im Schritt (a) dient dazu, sicherzustellen, dass der Druckbedarf für das Fliesen der Schmelze durch die Gitterstruktur hindurch gleich ist, so dass jeder Fließweg der treibmittelhaltigen Schmelze gleich ist und somit insbesondere auch die jeweiligen Druckverluste auf dem Fließweg gleich sind. Dies bedeutet im Allgemeinen, dass der Ort der Zuführungsöffnung so ausgewählt wird, dass er eine drucktechnische Mitte darstellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens erfolgt die Bestimmung der runden Kontur und des Ortes einer Zuführungsöffnung für die treibmittelhaltige Schmelze im Schritt (a) durch Simulation des Fließverhaltens der Schmelze unter Berücksichtigung der Art der treibmittelhaltigen Schmelze und seiner Viskosität sowie der Ausgestaltung der Gitterstruktur erfolgt.
Erfindungsgemäß ist überdies ein Verfahren bevorzugt, bei dem zur Berücksichtigung der Ausgestaltung der Gitterstruktur davon ausgegangen wird, dass sich in der Gitterstruktur zwei Gruppen von jeweils parallelen Gitterlinien in einem Winkel α von im Wesentlichen 90° schneiden und die beiden Gitterlinien jeweils Stege mit einem Stegabstand A im Bereich von 0,05 bis 0,5 mm, einer Stegbreite B im Bereich von 0,2 bis 1 mm und einer Steghöhe C im Bereich von 0,3 bis 1,5 mm sind.
Die Herstellung des einstückigen Filterelementes erfolgt erfindungsgemäß im Allgemeinen durch Thermoplast-Schaumspritzgießen (TSG). Das TSG ermöglicht die Herstellung eines Trägerrahmens einer Filterstruktur und der Filterstruktur selbst ohne zusätzliches Spritzgießaggregat oder Angusspunkt.
Beim TSG wird ein Treibmittel eingesetzt, um ein Aufschäumen der Schmelze zu erreichen. Es gibt gasförmige Treibmittel, z.B. Stickstoff und/oder Kohlendioxid, d.h. physikalische Treibmittel, aber auch in flüssiger/fester Form eingesetzte Treibmittel, die beispielsweise als Pulver oder Masterbatches erhältlich sind. Bei letzteren, d.h. chemischen Treibmitteln, werden im Allgemeinen durch die thermische Zersetzung des Treibmittels gasförmige Bestandteile erzeugt. Geeignete chemische Treibmittel sind beispielsweise Natriumhydrogencarbonat oder Zitronensäurederivate.
Die Wirkungsweise physikalischer Treibmittel unterscheidet sich von der chemischer Treibmittel dadurch, dass keine Zersetzungsreaktion stattfindet, weshalb Zersetzungsrückstände wie sie beim Einsatz chemischer Treibmittel prinzipiell anfallen können, entfallen.
Zum Beladen der thermoplastischen Polymeren mit physikalischen Treibmitteln, also mit Gasen, kann beispielsweise der thermoplastischen Kunststoffschmelze eines der inerten Gase Stickstoff oder Kohlendioxid zugesetzt werden, um sie dann beispielsweise im Schmelzzylinder zu einer Einphasenlösung zu mischen. Diese Einphasenlösung wird dann bei dieser Ausführungsform in das Spritzgießwerkzeug eingeführt.
Das Treibmittel kann auch auf unterschiedliche Weise eingebracht werden. So kann der thermoplastische Kunststoff noch im Festkörperzustand unter eine Treibmittelatmosphäre gesetzt werden, indem zwischen Materialtrichter und Plastifizieraggregat eine Druckkammerschleuse installiert wird. Der Kunststoff wird darin durch Diffusions- und Mischvorgänge mit dem Treibgas beladen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Treibmittel in einer Menge von 0,5 bis 6 Gew.-%, bezogen auf die treibmittelhaltige Schmelze, verwendet.
Es können beliebige Polymer-Treibmittel-Kombinationen benutzt werden, solange das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist und das im erfindungsgemäßen Hausgerät eingesetzte Filterelement hergestellt werden kann. Dabei ist im Allgemeinen die Verfahrensführung den verwendeten Materialien anzupassen.
Die Treibmittel haben einen großen Einfluss auf das Spritzgussverfahren und damit das hergestellte Filterelement. Überdies können noch zum Erzielen optimaler Ergebnisse Ort und Zeitpunkt der Zugabe des Treibmittels variiert werden, beispielsweise durch Zugabe an einer ausgewählten Stelle in einem zum Aufschmelzen des thermoplastischen Kunststoffes verwendeten Schneckenextruder. Die Auswahl des thermoplastischen Kunststoffs erfordert, dass z.B. in Abhängigkeit von dessen Erweichungs-/Schmelzpunkt ein geeignetes Treibmittel in geeigneter Menge und zu einem geeigneten Zeitpunkt eingebracht werden muss. Vorteilhaft kann bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darauf geachtet werden, dass das Treibmittel so spät wie möglich wirkt, damit die Formteiloberflächen durch den Schäumeffekt während des Füllens des Werkzeugs möglichst wenig gestört werden. Häufig werden bessere Formteiloberflächen erzielt, wenn das Werkzeug schon gefüllt ist, bevor der Schäumvorgang richtig einsetzt. Man arbeitet daher bisweilen mit Verzögerungszeiten für den Dosiervorgang. Das ist bei manchen Treibmitteln (insbesondere chemischen Treibmitteln) vorteilhaft, weil diese dann nicht unnötig lange hohen Temperaturen ausgesetzt werden, die zu einem Abbau führen könnten.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich im Allgemeinen ein fließender Übergang des Filters in den zum Tragen des Filters notwendigen Rahmen. Generell wird eine gleichmäßige Struktur des Filterelementes erhalten.
Es hat sich zudem gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft dadurch ausgeführt werden kann, dass keine zusätzliche Temperiereinrichtung (z.B. Variotherm) eingesetzt wird. Dies ist trotz der vergleichsweise dünnen Strukturen möglich. Es reicht die Standardkühlung des Spritzgießwerkzeugs.
Für die erfindungsgemäße Durchführung des TSG sind keine speziellen Schnecken erforderlich. Es können insbesondere Standardschnecken eingesetzt werden.
Um dünne Gitterstrukturen im Spritzgießverfahren zu füllen, sollte der Angusspunkt möglichst in der Mitte der Gitterstruktur positioniert sein, wobei die genaue Festlegung aber im Allgemeinen so vorgenommen wird, dass die Zuführungsöffnung (auch als Angusspunkt bezeichnet) eine drucktechnische Mitte darstellt, von der ausgehend die Druckverluste in der Gitterstruktur bis zum Erreichen des Rahmenteils gleich sind, so dass der Gitterteil gleichzeitig gefüllt wird. Der benötigte Fülldruck zum Füllen des Spritzgussbauteils ist im Allgemeinen hoch.
Erfindungsgemäß nutzt man mit der Verwendung der Thermoplast-Schaumspritzgießtechnologie allerdings zwei Vorteile gegenüber der herkömmlichen Spritzgießtechnik. Der Schmelze wird im Allgemeinen in der Spritzgießmaschine ein Treibmittel zugeführt. Während der Füllphase der Kavität im Werkzeug lässt sich mit dem Einbringen von Gas in die Schmelze die Viskosität der Schmelze reduzieren. Es lässt sich somit der Fließwiderstand in der dünnen Filterstruktur durch Verwendung der treibmittelhaltigen Polymerschmelze reduzieren. Der benötigte Fülldruck sinkt. Durch das schnelle Einfüllen der treibmittelhaltigen Polymerschmelze durch den Filter kann ebenfalls eine vollständige Füllung des Rahmens durch die Wirkung des Gasdrucks realisiert werden. Durch das Durchdringen der Filterstruktur findet die Expansion erst im Rahmen (Trägerrahmen) statt. Nach der Füllphase trägt das Gas als Treibmittel zur Verringerung der Schwindung des Filterelementes in den dickeren angussfernen Bereichen bei und beugt Einfallstellen und Verzug vor. Eine Nachdruckphase ist bei der Schaumspritzgießtechnologie in der Regel nicht notwendig, da das gelöste Gas in noch flüssigen Bereichen der Kavität nukleiert und zu kleinen Bläschen anwächst und somit die abkühlbedingte Schwindung der Schmelze ausgleicht.
Die Erfindung hat zahlreiche Vorteile. Filterelemente mit integrierten, dünnen und großflächigen Gitterstrukturen in einem Trägerrahmen lassen sich in einem Prozess und mit einem Angusspunkt herstellen. Es lassen sich Kosten sparen durch die Verringerung der Menge an eingesetztem Material sowie aufgrund der Energieersparnis, die durch den Einsatz eines niedrigeren Drucks und einer niedrigeren Zuhaltekraft des Werkzeugs möglich sind. Darüber hinaus ist die Komplexität des Verfahrens geringer, da nur ein Prozessschritt und ein Angusspunkt erforderlich sind. Die Zykluszeit kann reduziert werden und es kann eine vergleichsweise kleine Spritzgießmaschine verwendet werden.
Schließlich kann auch ein verbessertes Filterelement erhalten werden. Es kann eine feine Gitterstruktur erhalten werden, die trotz der Verwendung des Thermoplast-Schaumspritzgießens kaum geschwächt ist. Durch die Verbesserung der Fließfähigkeit verglichen mit einer herkömmlichen Polymerschmelze ist eine Füllung dünnerer und großflächigerer Gitter möglich. Die Möglichkeit, feinere Gitterstrukturen zu realisieren, kann das Verhältnis von offener zu geschlossener Siebfläche erhöhen und weitere Filteranwendungen ermöglichen. Außerdem ermöglicht die Erfindung die Reduzierung oder Vermeidung von kalten Fließfronten und somit Bindenähten außerhalb der Gitters.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu interpretierenden Ausführungsformen. Hierbei wird Bezug genommen auf die Figuren 1 bis 5.

Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß eingesetztes Filterelement gemäß einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hausgerätes.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß eingesetztes Filterelement 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hausgerätes, bei dem im Vergleich zu Fig. 1 die Gitterstruktur 4 aus Gründen der Anschaulichkeit stark vergrößert gezeigt ist.
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß eingesetzten Filterelementes in verschiedenen Vergrößerungsstufen, die von Fig. 3 (a) bis Fig. 3 (c) zunehmen.
Figur 4 zeigt eine Schnittansicht des Filterelements von Figur 1 entlang der Schnittlinie A-A von Figur 1.
Figur 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in Figur 4 gekennzeichneten Bereiches B des Filterelements, in welchem insbesondere der Übergangsbereich zwischen Filter und Rahmenteil gezeigt ist.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß eingesetztes Filterelement 1 gemäß einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hausgerätes. Filterelement 1 wird insbesondere durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt. Das Filterelement 1 beinhaltet einen Filter 3 in der Form, d.h. mit der Kontur, eines abgerundeten Rechteckes mit konvexen Ecken 17. Dem Filter 3 entspricht in dem hier nicht gezeigten Werkzeug der Filterteil 10. Der Filter 3 ist von einem Rahmen 2 umgeben, dem in dem hier nicht gezeigten Werkzeug der Rahmenteil 11 entspricht.
Das einstückige Filterelement 1 besteht in dieser Ausführungsform aus Polypropylen als thermoplastischem Polymer. Zur Herstellung wurde ein chemisches Treibmittel verwendet, dessen daraus entstandenes Gas im Filterelement in Form unterschiedlich großer Bläschen (hier nicht sichtbar) enthalten ist. 5 bedeutet eine Zuführungsöffnung für die Einleitung der treibmittelhaltigen Polypropylenschmelze. 4 bedeutet die hier nicht näher erkennbare Gitterstruktur von Filter 3, in der zwei Gruppen von jeweils parallelen Gitterlinien sich in einem Winkel von im Wesentlichen 90° schneiden.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß eingesetztes Filterelement 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hausgerätes, bei dem im Vergleich zu Fig. 1 die Gitterstruktur 4 aus Gründen der Anschaulichkeit stark vergrößert gezeigt ist. Filterelement 1 wird auch hier durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt. Das Filterelement 1 beinhaltet einen Filter 3 in der Form, d.h. mit der Kontur, eines abgerundeten Rechteckes mit konvexen Ecken 17. Dem Filter 3 entspricht in dem hier nicht gezeigten Werkzeug der Filterteil 10. Der Filter 3 ist von einem Rahmen 2 umgeben, dem in dem hier nicht gezeigten Werkzeug der Rahmenteil 11 entspricht. Das einstückige Filterelement 1 besteht auch bei dieser Ausführungsform aus thermoplastischem Polypropylen. Zur Herstellung wurde ein chemisches Treibmittel verwendet. 5 bedeutet eine Zuführungsöffnung für die Einleitung der treibmittelhaltigen Polypropylenschmelze.
Die Gitterstruktur 4 besteht aus zwei Gruppen (12 bzw. 13) von jeweils parallelen Gitterlinien, die sich in einem Winkel α von 90° schneiden.
Der Filter 3 hat in einer ersten Richtung 18 eine maximale Abmessung d_max und in einer zweiten Richtung 19 eine minimale Abmessung d_min < d_max, wobei die erste Richtung 18 und die zweite Richtung 19 bei dieser Ausführungsform einen Winkel β von 45° bilden.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hausgerätes ist die erste Richtung 18 parallel ist zu der Gruppe von parallelen Gitterlinien 13 der Gitterstruktur 4 von Filter 1.
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß eingesetzten Filterelementes in verschiedenen Vergrößerungsstufen, die von Fig. 3 (a) bis Fig. 3 (c) zunehmen.
Bei der in Fig. 3 (a) gezeigten Seitenansicht eines erfindungsgemäß eingesetzten Filterelementes 1 sind der Filter 3 und der ihn umgebende Rahmen 2 sichtbar. Die Filterstruktur 4 bzw. eine Gitterlinie 12 ist grob erkennbar. 5 bedeutet eine Zuführungsöffnung für die treibmittelhaltige Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffes und 8 einen entsprechenden Zuführungsanguss.
Fig. 3 (b) zeigt einen um den Faktor 20 vergrößerten kreisförmigen Ausschnitt B an der in Fig. 3 (a) mit B gekennzeichneten Stelle. Gezeigt ist eine Gitterlinie 12. Deutlich erkennbar sind die Stege 6 von die Gitterlinie 12 in der Figurebene kreuzenden hierzu senkrecht angeordneten Gitterlinien 13 zu erkennen. Durch die beiden jeweils eine Steghöhe C aufweisenden Stegteile verläuft eine Trennfuge 20.
Fig. 3 (c) zeigt eine um den Faktor 10 vergrößerte Draufsicht auf einen Übergangsbereich zwischen Filterstruktur 4 und Rahmen 2 von Fig. 3 (a). Erkennbar sind eine Trennfuge 20 sowie Gitterlinien 12. Bei dieser Figur ist die Bedeutung des Stegabstandes A 14 und der Stegbreite B 15 illustriert.
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht des Filterelements 1 von Figur 1 entlang der Schnittlinie A-A von Figur 1. An der Zuführungsöffnung 5 ist ein Zuführungsanguß 8 für die treibmittelhaltige Schmelze des thermoplastischen Kunststoffes, hier Polypropylen, angeordnet. Ein durch eine Ellipse B hervorgehobener Bereich von Filterelement 1 enthält einen Teil des Filters 3 und des den Filter umgebenden Rahmens 2. 4 bedeutet die Gitterstruktur
Figur 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in Figur 4 gekennzeichneten Bereiches B des Filterelements, in welchem insbesondere der Übergangsbereich zwischen Filter 3 und Rahmen 2 gezeigt ist. Deutlich erkennbar ist hier, dass die Gasblasen in den Stegen 6 von Filter 3 kaum vorhanden sind und die Gasblasen 7 im Wesentlichen im Rahmen 2 auftreten.

Bezugszeichen

1: Filterelement
2: Rahmen
3: Filter
4: Gitterstruktur
5: Zuführungsöffnung
6: Stege (der Gitterstruktur)
7: Glasblasen im Rahmen
8: Zuführungsanguss für die treibmittelhaltige Schmelze des thermoplastischen Kunststoffes
9: Runde Kontur
10: Gitterteil des Werkzeugs
11: Rahmenteil des Werkzeugs
12: Erste Gruppe von parallelen Gitterlinien, Stegen
13: Zweite Gruppe von parallelen Gitterlinien, Stegen
14: Stegabstand A
15: Stegbreite B
16: Steghöhe C
17: Konvexe Ecken der runden Kontur
18: Erste Richtung des Filters; Richtung der maximalen Abmessung d_max
19: Zweite Richtung des Filters; Richtung der minimalen Abmessung d_min
20: Trennfuge

Claims

Hausgerät mit einem einstückigen Filterelement (1) aus einem Kunststoffmaterial, wobei das einstückige Filterelement (1) einen von einem Rahmen (2) umgebenen Filter (3) mit einer runden Kontur (9) aufweist und das einstückige Filterelement (1) durch Thermoplast-Schaumspritzgießen einer treibmittelhaltigen Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffes erhältlich ist.
Hausgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoplast-Schaumspritzgießen so durchgeführt wird, dass die treibmittelhaltige Schmelze zunächst vollständig den Filter (3) bildet, bevor anschließend der Rahmen (2) mit der treibmittelhaltigen Kunststoffschmelze gebildet wird.
Hausgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (3) eine Gitterstruktur (4) mit zwei Gruppen (12,13) von jeweils parallelen Gitterlinien aufweist,
Hausgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zwei Gruppen (12,13) von jeweils parallelen Gitterlinien in einem Winkel α von im Wesentlichen 90° schneiden.
Hausgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterlinien (12,13) der beiden Gruppen jeweils Stege mit einem Stegabstand A (14) im Bereich von 0,05 bis 0,5 mm, einer Stegbreite B (15) im Bereich von 0,2 bis 1 mm und einer Steghöhe C (16) im Bereich von 0,3 bis 1,5 mm sind.
Hausgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die runde Kontur (9) ein abgerundeten Rechteck mit konvexen Ecken (17) ist.
Hausgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (3) in einer ersten Richtung (18) eine maximale Abmessung d_max und in einer zweiten Richtung (19) eine minimale Abmessung d_min < d_max hat, wobei die erste Richtung (18) und die zweite Richtung (19) einen Winkel β im Bereich von 40° bis 50° bilden.
Hausgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Richtung (18) im Wesentlichen parallel ist zu einer Gruppe von parallelen Gitterlinien (12,13) einer Gitterstruktur (4) des Filters (3).
Hausgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff Polypropylen ist.
Hausgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Trockner oder Waschtrockner handelt und darin das Filterelement (1) ein Flusenfilter ist.
Verfahren zur Herstellung eines einstückigen Filterelementes (1) aus einem Kunststoffmaterial für ein Hausgerät, wobei das einstückige Filterelement (1) einen von einem Rahmen (2) umgebenen Filter (3) mit einer runden Kontur (9) aufweist und das einstückige Filterelement (1) durch Thermoplast-Schaumspritzgießen einer treibmittelhaltigen Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffes erhältlich ist, gekennzeichnet durch die Schritte
(a) Bestimmung der runden Kontur (9) und des Ortes einer Zuführungsöffnung (5) für die treibmittelhaltige Schmelze, wobei die runde Kontur (9) und die Zuführungsöffnung (5) so auf die Schmelze des thermoplastischen Kunststoffes abgestimmt werden, dass die Zuführung der Schmelze von einem Filterteil (10) in einen Rahmenteil (11) eines Spritzgießwerkzeugs im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen kann;

(b) Bereitstellen eines die bestimmte runde Kontur (9) und den bestimmten Ort einer Zuführungsöffnung (5) für die treibmittelhaltige Schmelze abbildenden, zwei Werkzeughälften aufweisenden, reversibel verschließbaren Spritzgießwerkzeuges (10,11), in dem die beiden Werkzeughälften den Filterteil (10) für die Herstellung des Filters (1) und den Rahmenteil (11) für die Herstellung des Rahmens (2) aufweisen und eine abgesehen von der im Filterteil (10) des Werkzeugs angeordneten Zuführungsöffnung (5) abgeschlossene Kavität bilden, dessen äußere Abmessungen im Wesentlichen denen des Filterelementes (1) entsprechen;

(c) Einführen an der Zuführungsöffnung (5) des Spritzgießwerkzeuges (10,11) der treibmittelhaltigen Schmelze des thermoplastischen Kunststoffes;

(d) Kontinuierliches weiteres Zuführen der treibmittelhaltigen Schmelze des thermoplastischen Kunststoffes in einer Menge, die aufgrund der aufschäumenden Wirkung des Treibmittels und der allmählichen Abkühlung der Schmelze ausreicht, um das Werkzeug vollständig mit dem Kunststoffmaterial zu füllen; und

(e) Unter Öffnen der beiden Werkzeughälften Entformen und Auswerfen des Filterelementes (1) aus beiden Werkzeughälften.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der runden Kontur (9) und des Ortes einer Zuführungsöffnung (5) für die treibmittelhaltige Schmelze im Schritt (a) durch Simulation des Fließverhaltens der Schmelze unter Berücksichtigung der Art der treibmittelhaltigen Schmelze und seiner Viskosität sowie der Ausgestaltung der Gitterstruktur (4) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berücksichtigung der Ausgestaltung der Gitterstruktur davon ausgegangen wird, dass sich in der Gitterstruktur zwei Gruppen (12,13) von jeweils parallelen Gitterlinien in einem Winkel α von im Wesentlichen 90° schneiden und die beiden Gitterlinien (12,13) jeweils Stege mit einem Stegabstand A (14) im Bereich von 0,05 bis 0,5 mm, einer Stegbreite B (15) im Bereich von 0,2 bis 1 mm und einer Steghöhe C (16) im Bereich von 0,3 bis 1,5 mm sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel in einer Menge von 0,5 bis 6 Gew.-%, bezogen auf die treibmittelhaltige Schmelze, verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass keine Temperiereinrichtung eingesetzt wird.